[发明专利]可靠旁路装置和带可靠旁路装置的换流阀功率模块装置

说明书

本发明公开了一种可靠旁路装置和带可靠旁路装置的换流阀功率模块装置，可广泛使用于柔性直流输电换流阀系统中。该过压旁路装置体积小、散热采用水冷散热，有效限制过压击穿瞬间对功率模块内部的损伤，可靠性高。该过压旁路装置采用压接式设计，通过合理的器件布局，过压晶闸管及限流电阻电感采用单边水冷散热，在限制过压击穿的瞬间对模块冲击破坏的同时，考虑过压旁路装置长期运行可靠性。本发明结构简单、实施方便、可靠性高，在柔直换流阀系统运行过程中，可避免由于单模块故障引起整个系统停运问题，从而起到保证柔直系统可靠运行、避免由于系统停运引起的巨大的经济损失。

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种可靠旁路装置和带可靠旁路装置的换流阀功率模块装置。

背景技术

柔性直流输电由于具有可控性、灵活性和稳定性，在分布式发电、孤岛和城市扩容供电中前景广阔，是未来长远距离、大容量直流输电的发展方向，开发高可靠性的换流阀设备是最核心的技术。

高压柔性直流换流阀用于将交流电压变换成直流电压，或者将直流电压反变换为交流电压。高压换流阀中包含有大量的电力电子期间，如晶闸管、IGBT和IEGT等。

当在包括子模块组合的系统中检测到诸如子模块故障的异常时，高电压直流电输电系统的高速短路旁路开关动作，从而使子模块短路，并且防止故障的影响扩散至其他相邻的子模块；功率模块在出现一般故障工况时，通过旁路开关动作，将功率模块从换流阀桥臂中切除。在出现以下三种情况时：

1.功率模块出现一般故障，发出旁路命令，但是旁路开关拒动；

2.功率模块出现模块控制板损坏，无法发出旁路命令；

3.功率模块出现取能电源损坏，无法发出旁路命令。

旁路开关无法完成旁路作用，会导致功率模块电容电压升高，功率器件过压击穿，击穿后功率器件无法保证长期通流，会造成系统紧急停运。

由于柔直换流阀承担传输主要电能作用，停运后会造成一定程度的经济损失及负面影响，因此，需要采取措施，保证功率模块发生故障后，依然不影响系统的正常运行。

发明内容

本发明提供了一种可靠旁路装置和带可靠旁路装置的换流阀功率模块装置，该旁路装置在柔直换流阀旁路开关拒动情况下，仍然能够形成可靠旁路，切除掉故障功率模块，避免柔直换流阀因为单个功率模块故障引起柔直换流阀系统停运，保证柔直换流阀系统可靠运行。

为达到上述目的，本发明所述一种可靠旁路装置，包括第一侧板、第二侧板、过压晶闸管、一体式电阻及电感及散热器；所述过压晶闸管及一体式电阻及电感布置于散热器两侧，所述第一侧板与第一压接碟簧的一端固定连接，第一压接碟簧的另一端和过压晶闸管相接并对过压晶闸管产生压力，使过压晶闸管与散热器的一个侧壁紧密接触；所述第二侧板与第二压接碟簧的一端固定连接，第二压接碟簧的另一端和一体式电阻及电感相接，并对一体式电阻及电感产生压力，使一体式电阻及电感与散热器的另一个侧壁紧密接触。

进一步的，一体式电阻及限流电感包括壳体、第一电极、电阻体、填充物及第二电极，所述第一电极和第二电极分别安装在壳体两端，形成腔体，所述腔体中设置有电阻体，所述电阻体一端和第一电极相接触，另一端和第二电极相接触，腔体中填充有填充物。

进一步的，电阻体为螺旋结构。

进一步的，第一电极和第二电极为电阻两个压接电极面，两个电极之间形成电阻电感量。

进一步的，电阻体选用镍铬合金材料。

进一步的，填充物选用石英砂材料。

进一步的，散热器为水冷式散热器。